Von Kohle über Erdgas zu Wasserstoff

Das Ziel der Klimaneutralität ist – weder für einzelne Unternehmen noch für ganze Staaten - in einem Schritt erreichbar. Insbesondere bei der Wärmeerzeugung sind die erneuerbaren Energien noch nicht so weit, dass sie fossile Brennstoffe innerhalb weniger Jahre vollständig ersetzen können. Der Ersatz von Kohle durch Erdgas ist deshalb ein sinnvoller Zwischenschritt, da er die Klimagasemissionen im Vergleich zur Kohle kurzfristig in etwa halbieren kann. Das gilt insbesondere unter Berücksichtigung der indirekten Emissionen, die bei der Förderung und dem Transport entstehen, da durch den Brennstoffwechsel ja auch die indirekten Emissionen aus Förderung und Transport von Kohle, wie zum Beispiel die Emission von stark methanhaltigem Grubengas, vermieden werden.Das schöne ist, das ein Erdgas-Kraftwerk dem weiteren Weg zur Klimaneutralität nicht im Weg steht. Die eingesetzten Gasturbinen sind sehr flexibel und können zukünftig auf die Verbrennung von „grünen Gasen“ umgestellt werden, also z.B. auf Wasserstoff, der durch die Elektrolyse mit Strom aus erneuerbaren Energien produziert wird.

Damit stellt der Wechsel zu Erdgas eine Brücke auf dem Weg zu grünen Gasen dar, mit denen dann die vollständige Klimaneutralität ab 2035 erreicht werden kann.

Wenn ein Brennstoff zur Energieerzeugung eingesetzt wird, dann ist es aus Umwelt- und Klimaschutzgründen wichtig, dass dieser Brennstoff so effizient wie möglich genutzt, also aus einer gegebenen Brennstoffmenge möglichst viel nutzbare Energie in Form von Strom und Wärme erzeugt wird. Mit einer sogenannten Gas- und Dampfturbinenanlage (kurz: GuD) kann bei gleichzeitiger Erzeugung von Strom- und Wärme („Kraft-Wärme-Kopplung“, kurz: KWK) die mit Abstand beste Brennstoffausnutzung erreicht werden.

Vereinfacht ausgedrückt besteht eine GuD-Anlage aus einer Gasturbine, einer Dampfturbine und Wärmetauschern für die Erzeugung von Heißwasser. Auf diese Weise wird die Hitze, die bei der Verbrennung von Erdgas entsteht, dreimal hintereinander genutzt. Zunächst treiben die heißen Verbrennungsgase die Gasturbine an, die dann über einen Generator Strom erzeugt. Die aus der Gasturbine herausströmenden Abgase sind immer noch so heiß, dass damit in einem sogenannten Abhitzekessel Wasser verdampft werden kann. Mit dem so entstehenden Dampf wird dann eine Dampfturbine angetrieben, die nochmal über einen zweiten Generator Strom produziert. Der Dampf kondensiert nach der Dampfturbine wieder zu Wasser, das aber immer noch eine Temperatur von rund 100° Celsius aufweist. Diese Restenergie wird als Nutzwärme an das Fernwärmesystem der Stadt Heilbronn abgegeben und versorgt Privathaushalte ebenso wie Gewerbe und Industrie. Durch diese Dreistufigkeit erreicht eine moderne GuD-Anlage eine Brennstoffausnutzung von über 80% und trägt damit erheblich dazu bei, dass gegenüber dem derzeitigen Kohlekraftwerk rund 50 Prozent der CO2-Emissionen eingespart werden. Es gibt keine andere Technologie, die in so kurzer Zeit einen so hohen Beitrag zur CO₂-Einsparung leisten kann.

Dass die in Heilbronn geplante GuD-Anlage eine vergleichsweise hohe elektrische Leistung von bis zu 750 MW haben wird, ist dem Strombedarf in der Region geschuldet. Steht nämlich erneuerbare Energie aus Windkraft und Photovoltaik nicht zur Verfügung, müssen regelbare Kraftwerke diesen Strombedarf decken können. Diese Funktion nimmt heute unter anderem das bestehende Kohlekraftwerk wahr. Nur durch den Bau einer großen GuD-Anlage wird also die Außerbetriebnahme des Kohleblocks HLB7 möglich, ohne dass die Versorgungssicherheit in der Stromerzeugung gefährdet wird.

Eine direkte Umstellung der Versorgung eines Ballungsraums wie Heilbronn auf regionale Erneuerbare Energien ist kaum zu bewältigen. Das liegt daran, dass Erneuerbare Energien aufgrund ihrer geringen Energiedichte viel Platz benötigen. Außerdem sind die leistungsstärksten Erneuerbaren Energien Windkraft und PHotovoltaik nicht regelbar. Sie liefern ihre Energie dann, wenn die natürliche Ressource – Wind oder Sonne – zur Verfügung steht und nicht dann, wenn der Bedarf an Strom und Wärme vorhanden ist. Aus diesem Grund müssen Erneuerbare Energien speicherbar gemacht und gespeichert werden, z.B. durch die Produktion und Speicherung biogener Gase.

Die folgende Beispielbetrachtung macht transparent, über was für eine Herkules-Aufgabe wir hier reden: Wollte man das Heilbronner Fernwärmenetz mit regional aus Windkraft erzeugtem Wasserstoff betreiben, müssten dazu im Umland von Heilbronn 150 zusätzliche Windkraftanlagen gebaut werden. Zur Einordnung: Im Jahr 2020 wurden in ganz Baden-Württemberg nur 13 neue Windkraftanlagen errichtet. Zudem müssten Elektrolyseure und Speicher gebaut werden. Damit wird schnell klar, dass eine solche Umstellung nicht nur Jahrzehnte in Anspruch nehmen, sondern auch den Fernwärmepreis deutlich verteuern würde. Überschlägige Berechnungen zeigen, dass die Produktionskosten für die Fernwärme sich in einem solchen System etwa vervierfachen würden.Ein deutlicher Anstieg der Energiepreise würde jedoch die breite Akzeptanz und damit das Gelingen der Energiewende selbst gefährden. Der Zwischenschritt über Erdgas bringt also nicht nur eine deutlich schnellere Reduktion der Klimagasemissionen um rund 50%, sondern verschafft den Erneuerbaren Energien die notwendige Zeit, das erforderliche Wachstum zu bewältigen und das Potential für eine kostengünstige Wasserstoffproduktion zu erschließen. Am Ende dieser Entwicklung wird auch die neue GuD-Anlage mit regenerativ erzeugtem Wasserstoff betrieben und somit klimaneutral sein.

Bei Baubeginn Ende des Jahres 2023 ist der Neubau nach unserer Planung Mitte 2026 abgeschlossen.

Das Vorhaben befindet sich noch in der frühen Planungsphase. Dabei ist der Genehmigungsprozess für das Projekt zweigeteilt. Zunächst startet die Stadt Heilbronn im September das Verfahren zur erforderlichen Anpassung des Bebauungsplanes für das Kraftwerksgelände. Im Laufe des Jahres 2022 werden wir dann als EnBW das Genehmigungsverfahren nach BImSchG vorbereiten. Der Antrag dafür kann voraussichtlich in der ersten Hälfte 2023 beim Regierungspräsidium Stuttgart eingereicht werden. Genehmigung und endgültige Investitionsentscheidung vorausgesetzt, könnte der Bau der neuen Anlage im letzten Quartal 2023 beginnen. Voraussichtlich im Laufe des Jahres 2026 könnte die neue Anlage in Betrieb genommen werden.

Detailliertere Informationen zum Genehmigungsprozess für das Projekt durch die Stadt Heilbronn finden Sie auch auf der Internetseite der Stadt Heilbronn.

Das mögliche Investitionsvolumen schätzt die EnBW dabei aktuell auf über 500 Millionen Euro. Die endgültige unternehmerische Investitionsentscheidung ist aber erst nach Abschluss des Genehmigungsverfahrens möglich.

Die GuD-Anlage mit Nebenanlagen wird im Bereich östlich des Kühlturms neu errichtet. Darüber hinaus wird geplant einen Fernwärmespeicher zu errichten, der ebenfalls im Bereich östlich des Kühlturms seinen Standort hat.

Ist der neue Block 8 in Betrieb genommen worden, kann Block 7 am Standort Heilbronn abgeschaltet werden. Sobald auch die Blöcke 5 und 6 mit Genehmigung der Bundesnetzagentur vom Netz genommen werden können, kann die Kohlehalde außer Betrieb genommen werden. Wie die Flächen in Zukunft genutzt werden, muss noch entschieden werden.

Leider wird es nicht vermeidbar sein, dass die Baumaßnahmen in der Umgebung spürbar sind. Die EnBW wird jedoch versuchen, die Auswirkungen so weit wie möglich zu reduzieren und im Dialog mit den Anwohner*innen zu bleiben.

Baumaßnahmen werden größtenteils tagsüber ausgeführt, Schwertransporte sofern möglich in den Nachtzeiten durchgeführt. Alle Baumaßnahmen werden im Rahmen des Genehmigungsverfahrens in enger Abstimmung mit dem Regierungspräsidium Stuttgart und der Stadt Heilbronn umgesetzt.

Im Rahmen des Genehmigungsverfahrens sind diverse Gutachten notwendig, die auch die Belastung für die Anwohner*innen betrachten. So werden u.a. ein Schallgutachten oder auch eine Immissionsprognose der Luftschadstoffe erstellt, die die Auswirkungen des Neubaus auf die Umgebung und die Umwelt betrachten:

• Lärmschutz: Nach der Inbetriebnahme der neuen Anlage werden neben den Blöcken 5 und 6 auch Block 7 stillgelegt. Nur einige Großkomponenten wie der Hilfsdampferzeuger 3 sowie der Kühlturm und die Wasseraufbereitung bleiben auch nach der Inbetriebnahme der Neuanlage in Betrieb. Die stillgelegten Anlagen tragen dabei wesentlichen zu den bisherigen Schallemissionen am Standort bei. Die Neuanlage wird gemäß derzeitigem Stand der Technik mit Schalldämpfern, Schalldämmkulissen, etc. ausgestattet, so dass die gesetzlichen Grenzwerte (TA Lärm) eingehalten werden. Außerdem entfällt die Entsorgung- und Anlieferung von Rest- und Zusatzstoffen aus der Rauchgasreinigung der Kohleanlagen vollständig, wodurch sich auch das Verkehrsaufkommen und der hierdurch verursachte Lärm reduziert.
• Gewässerschutz: Durch die Stilllegung der Altanlagen sowie die Inbetriebnahme der Neuanlagen wird zukünftig u.a. deutlich weniger Wärme in den Neckar eingetragen. Damit wird sich die Situation für den Gewässerschutz zukünftig gegenüber dem Status Quo verbessern.
• Immissionsschutz: Durch die Umstellung von Kohle auf Erdgas werden die Emissionen von Kohlendioxid (CO2) und weiteren klimaaktiven Stoffen deutlich reduziert. Konkret heißt das für Heilbronn, dass die neue GuD-Anlage über eine Million Tonnen CO2 pro Jahr und damit rund 50 Prozent der aktuellen Emissionen des Kohlekraftwerks einsparen kann. Auch das Stadtklima profitiert unmittelbar: Der Ausstoß von Stickoxiden (NOx) würde im Vergleich zum Bestand um etwa 80 Prozent, der von Schwefeloxiden (SOx) um mehr als 90 Prozent sinken.

Bis zur vollständigen Inbetriebsetzung aller neuen Kraftwerks- und Fernwärmeanlagen stehen die Kohlekessel unverändert zur Strom- und Fernwärmeversorgung zur Verfügung. Durch dieses Vorgehen stellen wir sicher, dass die Versorgung in Heilbronn und der Region zu jedem Zeitpunkt zuverlässig gewährleistet ist.

Als das Fernwärmenetz in Heilbronn angelegt wurde, war es aufgrund der damaligen Kraftwerkstechnik üblich, Dampf aus dem Kraftwerksprozess auszukoppeln und als Wärmeträger für die Fernwärme zu nutzen. Aus heutiger Sicht haben Dampfnetze aber Nachteile: Sie verschlechtern den Wirkungsgrad moderner Kraftwerkstechnik, die Wärmeverluste sind höher und Wartung und Instandhaltung aufwändiger als bei einem Fernwärmenetz auf Heißwasserbasis. Vorteil eines Dampf-Fernwärmenetzes ist die hohe Temperatur von über 100 °C. Aber 95 Prozent aller Fernwärmekunden benötigen Heizwärme nur auf einem Temperaturniveau unter 100 °C. Insgesamt überwiegen die Vorteile eines Heißwasser-Fernwärmenetzes die Vorteile eines Dampfnetzes: Durch den verbesserten Kraftwerksprozess kann die Stromausbeute im Kraftwerk gesteigert werden – das kommt der Umwelt zugute, denn CO2 wird eingespart. Die Wartungskosten im Fernwärmenetz werden sinken – ein Plus für die Kunden. Die Umstellung kann mit geringen Auswirkungen auf die Kundenversorgung und das Stadtbild durchgeführt werden.

Im Zuge des Projekts informiert die EnBW regelmäßig über den Projektfortschritt und aktuelle Meilensteine über die Homepage www.enbw.com/heilbronn. Am 30.7.2021 hat dazu eine Online-Informationsveranstaltung stattgefunden, in der das Projekt Bürger*innen vorgestellt wurde. Live ins Studio in der Heilbronner Harmonie konnten von allen Interessierten Fragen gestellt werden.

Außerdem haben im Oktober Informationsrundgänge in kleinen Gruppen auf dem Heilbronner Kraftwerksgelände stattgefunden, bei denen sich Interessierte an Ort und Stelle über das Projekt informieren konnten. Weitere Rundgänge werden derzeit geplant. Wie daran teilgenommen werden kann, wird rechtzeitig sowohl über die Projekthomepage als auch über Anzeigen bekanntgegeben.

Jederzeit aber können Sie auch Fragen, Anregungen oder Kritik per E-Mail an heilbronn@enbw.com senden.

Das Vorhaben fällt unter die Nummer 1.1 des Anhangs 1 der Vierten Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (Verordnung über genehmigungsbedürftige Anlagen, 4. BImSchV). Gemäß Anlage 1 Nr. 1.1.1 Spalte 1 in Verbindung mit §3b zum Gesetz über die Umweltverträglichkeit (UVPG) besteht die Verpflichtung zur Durchführung einer Umweltverträglichkeitsprüfung. Die Umweltverträglichkeitsprüfung ist unselbständiger Teil des Genehmigungsverfahrensnach BImSchG (§ 1 Abs. 2 der Verordnung über das Genehmigungsverfahren (9. BImSchV)) und wird vom Regierungspräsidium Stuttgart als zuständiger Genehmigungsbehörde durchgeführt.

Die Zulassung des Vorhabens soll als Vollgenehmigung für Errichtung und Betrieb nach BImSchG und Naturschutzrecht sowie die Freisetzung von Treibhausgasen (Kohlendioxid) gemäß TEHG erfolgen.